Konštrukčný návrh plastových výrobkov

Plastové výrobky sú všade, ale ich navrhnutie nie je jednoduché. Ako inžinieri vyvážia silu, náklady a efektívnosť výroby? Tento článok odhalí zložitosti konštrukcie plastových výrobkov. Naučíte sa kľúčové faktory, ako napríklad hrúbka steny, posilňujúce rebrá a ďalšie, vďaka čomu sú odolné a nákladovo efektívne plastové časti.

Charakteristiky a postupy konštrukcie plastovej časti konštrukcie

Plastové materiály ponúkajú jedinečné vlastnosti a všestranné možnosti tvarovania a odlišujú ich od konvenčných inžinierskych materiálov, ako sú oceľ, meď, hliník a drevo. Táto výrazná kombinácia zloženia materiálu a formovateľnosti poskytuje plastom vyššiu mieru flexibility návrhu v porovnaní s ich náprotivkami.

Jedinečné zloženie materiálu a všestranné tvary

Rozmanitá škála plastových materiálov, z ktorých každá má špecifické vlastnosti, umožňuje návrhárom prispôsobiť si ich výber podľa požiadaviek produktu. Táto rozmanitosť spojená so schopnosťou formovať plasty do zložitých tvarov umožňuje vytváranie zložitých geometrií a funkčných prvkov, ktoré by boli náročné alebo nepraktické s inými materiálmi.

Všeobecný postup pre dizajn plastových dielov

Ak chcete využiť výhody plastov a zabezpečiť optimálny konštrukčný návrh, je nevyhnutné dodržiavať systematický prístup. Všeobecný postup pre dizajn plastových dielov zahŕňa niekoľko kľúčových etáp:

1. Určite funkčné požiadavky a vzhľad produktu:

• Identifikujte zamýšľané použitie produktu a potrebné funkcie

• Definujte požadovanú estetickú príťažlivosť a vizuálne vlastnosti

2. Nakreslite predbežné konštrukčné výkresy:

• Vytvorte počiatočné náčrtky a CAD modely založené na funkčných a estetických požiadavkách

• Zvážte vlastnosti vybraného plastového materiálu počas procesu navrhovania

3. Prototypovanie:

• Vytvárajte fyzické prototypy pomocou metód, ako je 3D tlač alebo CNC obrábanie

• Vyhodnoťte funkčnosť, ergonómiu prototypu a celkový dizajn

4. Testovanie produktu:

• Vykonajte prísne testy na vyhodnotenie výkonnosti produktu za rôznych podmienok

• Overte, či návrh spĺňa špecifikované funkčné požiadavky a bezpečnostné normy

5. Dizajn rekalibrácie a revízia:

• Analyzujte výsledky testov a identifikujte oblasti na zlepšenie

• Urobte potrebné úpravy návrhu na zvýšenie výkonu, spoľahlivosti alebo výroby

6. Vypracovať dôležité špecifikácie:

• Vytvorte podrobné špecifikácie pre konečný produkt vrátane rozmerov, tolerancií a materiálového stupňa

• Zabezpečiť špecifikácie v súlade s výrobným procesom a normami kontroly kvality

7. Výroba otvorenej formy:

• Navrhnite a vyrábajte vstrekovaciu pleseň na základe finalizovaných špecifikácií produktu

• Optimalizujte konštrukciu foriem pre efektívny tok materiálu, chladenie a vyhadzovanie

8. Kontrola kvality:

• Stanovte silný systém riadenia kvality na monitorovanie a udržanie konzistencie výrobkov

• Pravidelne kontrolujte výroby, aby sa zabezpečilo, že spĺňajú stanovené požiadavky

Základné faktory v konštrukcii plastového produktu

Hrúbka steny

Hrúbka steny hrá rozhodujúcu úlohu pri dizajne plastových produktov. Správna hrúbka zaisťuje optimálny výkon, výrobu a nákladovú efektívnosť.

Odporúčané hodnoty hrúbky steny

Plastový materiál	Minimálne (mm)	Malé diely (mm)	stredné diely (mm)	veľké časti (mm)
Nylon	0.45	0.76	1.5	2.4-3.2
Pešo	0.6	1.25	1.6	2.4-3.2
Ps	0.75	1.25	1.6	3.2-5.4
PMMA	0.8	1.5	2.2	4-6.5
PVC	1.2	1.6	1.8	3.2-5,8
Pp	0.85	1.54	1.75	2.4-3.2
Počítač	0.95	1.8	2.3	3-4.5
Pomom	0.8	1.4	1.6	3.2-5.4
Absencia	0.8	1	2.3	3.2-6

Faktory ovplyvňujúce výber hrúbky steny

1. Vlastnosti plastového materiálu

• Miera

• Plynulosť počas vstrekovania

2. Vonkajšie sily vydržali

• Väčšie sily vyžadujú hrubšie steny

• Zvážte kovové časti alebo kontrolu sily špeciálnych prípadov

3. Bezpečnostné predpisy

• Požiadavky na tlakový odpor

• Normy horľavosti

Posilňujúce rebrá

Posilňujúce rebrá zvyšujú pevnosť bez zvýšenia celkovej hrúbky steny, zabránia deformácii produktu a zlepšujú štrukturálnu integritu.

Pokyny pre dizajn na posilnenie rebier

• Hrúbka: 0,5-0,75-násobok celkovej hrúbky steny (odporúčané: <0,6-krát)

• Výška: menej ako 3 -násobná hrúbka steny

• Rozstup: väčšia ako 4 -násobná hrúbka steny

Aspekty dizajnu posilnenia, ktoré si vyžadujú pozornosť

1. Vyhnite sa hromadeniu materiálu na križovatkách rebier

2. Udržujte kolmo na vonkajšie steny

3. Minimalizujte posilňujúce rebrá na strmých svahoch

4. Zvážte dopad známok umývadiel

Uhly

Uhly konceptu uľahčujú ľahké odstránenie dielov z foriem, zabezpečujú hladkú výrobu a vysoko kvalitné diely.

uhly konceptu pre rôzne

materiály	materiály	Odporúčané
Absencia	35'-1 °	40'-1 ° 20 '
Ps	30'-1 °	35'-1 ° 30 '
Počítač	30'-50 '	35'-1 °
Pp	25'-50 '	30'-1 °
Pešo	20'-45 '	25'-45 '
PMMA	30'-1 °	35'-1 ° 30 '
Pomom	30'-1 °	35'-1 ° 30 '
Pav	20'-40 '	25'-40 '
Hpvc	50'-1 ° 45 '	50'-2 °
SPV	25'-50 '	30'-1 °
Cp	20'-45 '	25'-45 '

Aspekty výberu uhla, ktoré si vyžadujú pozornosť

1. Vyberte menšie uhly pre lesklé povrchy a časti s vysokou presnosťou

2. Používajte väčšie uhly pre diely s vysokou rýchlosťou zmršťovania

3. Zvýšte koncept pre transparentné časti, aby ste zabránili škrabancom

4. Upravte uhol na základe hĺbky textúry pre textúrované povrchy

R Rohy (zaoblené rohy)

Zaoblené rohy znižujú koncentráciu stresu, uľahčujú prietok plastu a uľahčujú demontáž.

Pokyny pre dizajn pre r rohy

• Interný polomer rohu: hrúbka materiálu 0,50 až 1,50 -krát

• Minimálny polomer: 0,30 mm

• Pri navrhovaní zaoblených rohov udržiavajte rovnomernú hrúbku steny

• Vyhnite sa zaobleným rohom na povrchoch rozloženia plesní

• Na zabránenie poškriabaniu použite minimálny polomer 0,30 mm

Otvory

Otvory podávajú rôzne funkcie v plastových výrobkoch a vyžadujú starostlivé zváženie návrhu.

Požiadavky na konštrukciu otvorov

• Vzdialenosť medzi otvormi (A): ≥ D (priemer otvoru), ak D <3,00 mm; ≥ 0,70D, ak d> 3,00 mm

• Vzdialenosť od otvoru k okraju (b): ≥ d

Vzťah medzi priemerom diery a hĺbkou

• Hĺbka slepých otvorov (A): ≤ 5D (odporúčané <2d)

• Hĺbka otvoru (b): ≤ 10d

Dizajn úvahy pre špeciálne typy otvorov

1. Krokové otvory: Používajte viac koaxiálne pripojených otvorov rôznych priemerov

2. Rozhlené otvory: Zarovnajte osi otvárania formy, ak je to možné

3. Bočné diery a závody: Zvážte štruktúry pri ťahaní jadra alebo vylepšenia dizajnu

Šéf

Šéfovia poskytujú montážne body, podporujú ďalšie časti a zvyšujú štrukturálnu integritu.

Základné pokyny pre dizajn pre šéfov

• Výška: ≤ 2,5 -násobok priemeru šéfa

• Použite posilnené rebrá alebo pripevnite na vonkajšie steny, ak je to možné

• Dizajn pre hladký plastový tok a ľahké odstránenie

Návrh bodov pre rôzne materiály

• ABS: Vonkajší priemer ≈ 2x vnútorný priemer; Na posilnenie použite skosené rebrá

• PBT: Základný dizajn na koncepcii rebru; Ak je to možné, pripojte sa k bočným stene

• PC: blokovanie bočných šéfov s rebrami; Používajte na montáž a podporu

• PS: Pridajte rebrá na posilnenie; Pripojte sa k bočným stene, keď je blízko

• PSU: Vonkajší priemer ≈ 2x vnútorný priemer; výška ≤ 2x vonkajší priemer

Vložiť

Vložky zvyšujú funkčnosť, poskytujú dekoratívne prvky a zlepšujú možnosti montáže v plastových častiach.

Tvar a konštrukčné požiadavky na vložky

1. Výrobnosť: Kompatibilné s procesmi rezania alebo pečiatky

2. Mechanická pevnosť: dostatočný materiál a rozmery

3. Pevnosť spojenia: Adekvátne povrchové prvky pre bezpečné pripojenie

4. Umiestnenie: valcové roztiahnutie porcií pre ľahké umiestnenie plesní

5. Prevencia flash: Zahrňte tesniace štruktúry šéfov

6. Po spracovaní: Dizajn pre sekundárne operácie (závit, rezanie, príruba)

Pri používaní vložiek navrhnite úvahy

• Zaistite presné umiestnenie vo formách

• Vytvorte silné spojenia s tvarovanými časťami

• Zabráňte úniku plastov okolo vložiek

• Zvážte rozdiely v tepelnej expanzii medzi vložkou a plastovým materiálom

Textúra povrchu produktu a návrh textu/vzoru

Povrchové textúry pre plastové výrobky

Plastové povrchy výrobkov môžu byť navrhnuté s rôznymi textúrami na zlepšenie estetiky, funkčnosti a používateľského zážitku. Bežné povrchové textúry zahŕňajú:

1. Vyhladiť

2. Vylepšený

3. Vyleptaný

4. Vyrytý

Hladké povrchy

Hladké povrchy sú výsledkom leštených povrchov plesní. Ponúkajú:

• Čistý, elegantný vzhľad

• Ľahšie vyhadzovanie z formy

• Požiadavky na nižší koncept

Povrchy leptané iskry

Vytvorené prostredníctvom spracovania medi EDM dutiny formy poskytujú povrchy leptané iskry:

• Jedinečná, jemná textúra

• Vylepšená priľnavosť

• Znížená viditeľnosť povrchových nedokonalostí

Vzorované leptané povrchy

Tieto povrchy majú rôzne vzory vyleptané do dutiny formy a ponúkajú:

• Prispôsobiteľné návrhy

• Vylepšená diferenciácia produktu

• Vylepšené hmatové vlastnosti

Vyryté povrchy

Ryté povrchy sa vytvárajú priamym obrábaním vzorov do formy, čo umožňuje:

• Hlboké, odlišné textúry

• Zložité návrhy

• Trvanlivosť povrchových prvkov

Úvahy o koncepte uhlov pre textúrované povrchy

Pri navrhovaní textúrovaných povrchov zvážte zvýšenie uhlov konceptu na uľahčenie vyhadzovania časti:

Hĺbka textúry	Odporúča sa ďalší uhol konceptu
0,025 mm	1 °
0,050 mm	2 °
0,075 mm	3 °
> 0,100 mm	4-5 °

Dizajn textu a vzoru

Plastové výrobky často obsahujú text a vzory na branding, pokyny alebo dekoratívne účely. Tieto prvky môžu byť buď zdvihnuté alebo zapustené.

Vyvýšené vs. zapustené povrchy

Odporúčanie: Ak je to možné, použite zvýšené povrchy pre text a vzory.

Výhody zvýšených povrchov:

• Zjednodušené spracovanie plesní

• Ľahšia údržba plesní

• Zvýšená čitateľnosť

Pre návrhy, ktoré si vyžadujú splachovacie alebo zapustené vlastnosti:

1. Vytvorte zapustenú oblasť

2. Zdvihnite text alebo vzor v prestávke

3. Udržujte celkový nárazový vzhľad a zároveň zjednodušuje dizajn plesní

Rozmery textu a vzoru

sú uvedené	odporúčané rozmery
Výška	0,15 - 0,30 mm (zvýšené)
	0,15 - 0,25 mm (zapustené)

Špecifikácie veľkosti textu

Postupujte podľa týchto pokynov pre optimálny návrh textu:

• Šírka zdvihu (a): ≥ 0,25 mm

• Rozstup medzi znakmi (b): ≥ 0,40 mm

• Vzdialenosť od znakov k okraju (C, D): ≥ 0,60 mm

Ďalšie úvahy o návrhu textu/vzoru

1. Vyvarujte sa ostrým uhlom v texte alebo vzoroch

2. Zabezpečiť, aby veľkosť vedie k procesu formovania

3. Zvážte vplyv textu/vzoru na celkovú silu časti

4. Vyhodnotiť vplyv textu/vzoru na tok materiálu počas formovania

Ďalšie úvahy o konštrukcii

Princípy dizajnu štruktúry posilňovacej štruktúry

Štruktúry posilňovania zohrávajú rozhodujúcu úlohu pri zvyšovaní celkového výkonu plastových výrobkov. Významne zlepšujú pevnosť, stuhnutosť a rozmerovú stabilitu.

Kľúčové ciele dizajnu posilnenia:

1. Vylepšenie sily

2. Zlepšenie tuhosti

3. Prevencia deformácie

4. Zníženie deformácie

Správne umiestnenie a veľkosť zosilnení:

• Hrúbka steny: 0,4-0,6-násobok hlavnej hrúbky tela

• Rozstup:> 4 -násobok hlavnej hrúbky tela

• Výška: <3 -krát hlavná hrúbka tela

• Posilnenie stĺpca: najmenej 1,0 mm pod povrchom stĺpca

• Všeobecné posilnenie: minimálne 1,0 mm pod časťou časti alebo čiara rozdelenia

Pokročilé techniky posilňovania:

1. Nesprávne vyrovnané posilňovacie tyče, aby sa zabránilo hromadeniu materiálu

2. Duté štruktúry na križovatkách posilňovania

3. Návrhy založené na napätí pre štíhle posily

Vyhýbanie sa koncentrácii stresu

Koncentrácia stresu môže významne ovplyvniť štrukturálnu integritu a dlhovekosť plastových výrobkov. Správne konštrukčné techniky môžu tieto problémy zmierniť.

Dôležitosť vyhýbania sa ostrým rohom:

• Znížená sila časti

• Zvýšené riziko začatia trhlín

• Potenciál predčasného zlyhania

Opatrenia na zníženie koncentrácie stresu:

1. Komory

2. Zaoblené rohy

3. Jemné svahy pre prechody

4. Vnútorné dutiny v ostrých rohoch

Technika	Popis	Prínos
Komory	Skosené hrany	Postupné rozloženie stresu
Zaoblené rohy	Zakrivené prechody	Eliminuje ostré stresové body
Jemné svahy	Postupné zmeny hrúbky	Dokonca aj rozloženie stresu
Dutiny dovnútra	Odstránenie materiálu v rohoch	Lokalizované zníženie stresu

Navrhovanie vhodných uhlov návrhu

Uhly konceptu sú nevyhnutné pre úspešné vyhadzovanie časti z foriem. Významne ovplyvňujú kvalitu a efektívnosť výroby dielov.

Zásady určovania návrhu uhlov:

1. Použite uhly celého čísla (napr. 0,5 °, 1 °, 1,5 °)

2. Vonkajšie uhly> vnútorné uhly

3. Maximalizovať uhly bez ohrozenia vzhľadu

Faktory ovplyvňujúce veľkosť uhla konceptu:

• Hĺbka

• Povrchová úprava

• Miera zmrašťovania

• Hĺbka textúry

Konštrukčné body konštrukcie pre rôzne materiály:

Materiál	Odporúčaný rozsah uhol konceptu
Absencia	0,5 ° - 1 °
Počítač	1 ° - 1,5 °
Pp	0,5 ° - 1 °
Ps	0,5 ° - 1 °
Domáce zviera	1 ° - 1,5 °

Konštrukčný dizajn z hľadiska štruktúry formy

Efektívny dizajn foriem je rozhodujúci pre úspešnú výrobu plastových diel. Zvážte tieto aspekty na optimalizáciu dizajnu časti aj formy.

Vyhýbanie sa zložitým štruktúram:

• Zjednodušiť geometriu časti

• Znížte podrezanie

• Minimalizovať vedľajšie akcie

Vyhýbanie sa vnútorným rezným štruktúram:

• Eliminujte vlastnosti, ktoré si vyžadujú zložité jadrové ťahy

• Návrh pre prístupnosť rozdelenej čiary

Berúc do úvahy požiadavky na bočné vydanie:

• Umožnite dostatočný priestor na pohyb sliečok

• Navrhnite vhodné vypínacie povrchy

• Optimalizujte orientáciu časti vo forme

Navrhovanie pre neizotropné vlastnosti plastov

Mnoho plastov vykazuje neizotropné vlastnosti, ktoré si vyžadujú osobitné úvahy o návrhu na maximalizáciu výkonu.

Zarovnanie smeru toku materiálu so smerom nosenia:

• Orientujte brány formy na podporu priaznivých vzorov toku

• Zvážte orientáciu vlákien v vystužených plastoch

Smer sily vzhľadom na fúzne čiary:

• Dizajn pre sily kolmo alebo naklonené do zvarových čiar

• Vyvarujte sa paralelným silám s fúzovými čiarami, aby ste zabránili slabosti

Konštrukčný dizajn z hľadiska montáže

Efektívny návrh montáže zaisťuje funkčnosť produktu, dlhovekosť a ľahkosť výroby.

Vyhýbanie sa veľkým veľkostiam s malými toleranciami:

• Rozdeľte veľké časti na menšie komponenty

• Používajte vhodné stohy tolerancie

Návrh spojovacieho rozhrania:

• Uprednostniť šmykovú silu pred trhaním napätia

• Zvýšiť plochu spojenia

• Zvážte chemickú kompatibilitu lepidiel

Úvahy o pripojení skrutky pre plastové časti:

• Použite vložky na pripojenie s vysokým stresom

• Navrhnite vhodné šéfové štruktúry

• Zvážte rozdiely v tepelnej expanzii

Zhrnutie

V dizajne plastových produktov sú kľúčové konštrukčné faktory, ako je hrúbka steny, posilňovacie rebrá a uhly ťahu, pre trvanlivosť a výkon nevyhnutné. Je nevyhnutné zvážiť vlastnosti materiálu, štruktúru plesní a potreby montáže počas celého procesu. Správny konštrukčný návrh nielen zvyšuje funkčnosť produktu, ale tiež znižuje chyby a náklady na výrobu. Zameraním sa na tieto konštrukčné prvky môžu výrobcovia zabezpečiť kvalitné a nákladovo efektívne plastové časti, ktoré spĺňajú funkčné aj estetické požiadavky.